DE112019007938T5

DE112019007938T5 - Halbleitereinheit, leistungwandlereinheit und verfahren zum herstellen einer halbleitereinheit

Info

Publication number: DE112019007938T5
Application number: DE112019007938.7T
Authority: DE
Inventors: Haruko Hitomi; Kozo Harada; Ken Sakamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2022-09-15
Also published as: WO2021111563A1; CN114747000A; JP7270772B2; US20220336402A1; JPWO2021111563A1

Abstract

Eine Halbleitereinheit (50) weist ein Halbleiterelement (1), zumindest ein erstes Harzelement (2) sowie zumindest einen leitenden Draht (3) auf. Das Halbleiterelement (1) weist eine vordere Elektrode (10) und einen Körperbereich (11) auf. Das zumindest eine erste Harzelement (2) ist auf einer zweiten Oberfläche (10t) der vorderen Elektrode (10) angeordnet. Der zumindest eine leitende Draht (3) weist einen Verbindungsbereich (30) auf. Das zumindest eine erste Harzelement (2) weist einen konvexen Bereich (20) auf. Der konvexe Bereich (20) steht von der vorderen Elektrode (10) in einer Richtung von dem Körperbereich (11) weg hervor. Der zumindest eine leitende Draht (3) weist einen konkaven Bereich (31) auf. Der konkave Bereich (31) befindet sich benachbart zu dem Verbindungsbereich (30). Der konkave Bereich (31) erstreckt sich entlang des konvexen Bereichs (20). Der konkave Bereich (31) ist an dem konvexen Bereich (20) angebracht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinheit, eine Leistungswandlereinheit sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit.
STAND DER TECHNIK
Eine bekannte Halbleitereinheit weist ein Halbleiterelement, einen leitenden Draht, der in einem Verbindungsbereich an eine Elektrode des Halbleiterelements gebondet ist, sowie ein erstes Harzelement auf, das den Verbindungsbereich des leitenden Drahts und der Elektrode bedeckt. Die in der WO 2016/016 970 A1 (PTL 1) offenbarte Halbleitereinheit ermöglicht zum Beispiel, dass sich das auf der Elektrode angeordnete erste Harzelement bis zu einem Ende des Verbindungsbereichs des leitenden Drahts ausbreitet.
LITERATURLISTE
Patentliteratur
PTL 1: WO 2016/106 970 A1
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Bei der in der PTL 1 offenbarten Halbleitereinheit ist die Viskosität des ersten Harzelements ausreichend gering, um zu ermöglichen, dass das erste Harzelement auf der Elektrode strömt. Daher ist es erforderlich, dass ferner eine zweite Harzschicht, die dicker als das erste Harzelement ist, an der Peripherie der Elektrode angeordnet ist, um zu verhindern, dass das erste Harzelement von oberhalb der Elektrode herausströmt. Daher wird die Struktur der Halbleitereinheit kompliziert.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme konzipiert, und daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Halbleitereinheit, eine Leistungswandlereinheit sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit anzugeben, wobei bei der Halbleitereinheit ermöglicht wird, dass sich ein erstes Harzelement bis zu einem Ende eines Verbindungsbereichs eines leitenden Drahts zwischen dem leitenden Draht und einer Elektrode ausbreitet, und wobei die Halbleitereinheit eine einfache Struktur aufweist.
Lösung für das Problem
Eine Halbleitereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Halbleiterelement, zumindest ein erstes Harzelement sowie zumindest einen leitenden Draht auf. Das Halbleiterelement weist einen Körperbereich und eine vordere Elektrode auf. Die vordere Elektrode weist eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf. Die erste Oberfläche ist an den Körperbereich gebondet. Die zweite Oberfläche ist auf einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Seite positioniert. Das zumindest eine erste Harzelement ist auf der zweiten Oberfläche der vorderen Elektrode angeordnet. Der zumindest eine leitende Draht weist einen Verbindungsbereich auf. Der Verbindungsbereich befindet sich benachbart zu dem zumindest einen ersten Harzelement.
Der Verbindungsbereich ist an die zweite Oberfläche gebondet. Das zumindest eine erste Harzelement weist einen konvexen Bereich auf. Der konvexe Bereich steht von der vorderen Elektrode in einer Richtung von dem Körperbereich weg hervor. Der zumindest eine leitende Draht weist einen konkaven Bereich auf. Der konkave Bereich befindet sich benachbart zu dem Verbindungsbereich. Der konkave Bereich erstreckt sich entlang des konvexen Bereichs. Der konkave Bereich ist an dem konvexen Bereich angebracht.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Bei der Halbleitereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich der konkave Bereich des zumindest einen leitenden Drahts benachbart zu dem Verbindungsbereich. Der konkave Bereich ist an dem konvexen Bereich des zumindest einen ersten Harzelements angebracht. Dadurch wird ermöglicht, dass sich der konvexe Bereich des ersten Harzelements bis zu einem Ende des Verbindungsbereichs ausbreitet. Ferner ist der konkave Bereich des zumindest einen leitenden Drahts an dem konvexen Bereich des ersten Harzelements angebracht. Dadurch wird es ermöglicht, eine Halbleitereinheit mit einer einfachen Struktur anzugeben.
Figurenliste
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer Konfiguration einer Halbleitereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Ansicht von oben auf einen in 1 dargestellten Bereich II, welche die Konfiguration der Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 1 dargestellten Bereichs II, welche die Konfiguration der Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
4 eine 3 entsprechende vergrößerte Querschnittsansicht, die Abmessungen eines ersten Harzelements und eines leitenden Drahts darstellt;
5 eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 1 dargestellten Bereichs II, die eine andere Konfiguration der Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
6 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 3;
7 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VII-VII in 3;
8 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII in 3;
9 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IX-IX in 3;
10 eine dem in 1 dargestellten Bereich II entsprechende vergrößerte Ansicht von oben, die eine Konfiguration einer Halbleitereinheit gemäß einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
11 eine dem in 1 dargestellten Bereich II entsprechende vergrößerte Ansicht von oben, die eine Konfiguration einer Halbleitereinheit gemäß einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
12 eine dem in 1 dargestellten Bereich II entsprechende vergrößerte Querschnittsansicht, welche die Konfiguration der Halbleitereinheit gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
13 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
14 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Harzelements und einer ersten Elektrode während der Ausführung des Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform;
15 eine schematische Querschnittsansicht einer Auftragseinrichtung, des ersten Harzelements und der ersten Elektrode während der Ausführung des Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform;
16 ein Flussdiagramm, das ein anderes Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
17 eine schematische Querschnittsansicht einer Konfiguration einer Halbleitereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform;
18 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines in 17 dargestellten Bereichs XVIII, welche die Konfiguration der Halbleitereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt;
19 eine vergrößerte Ansicht von oben auf den in 17 dargestellten Bereich XVIII, welche die Konfiguration der Halbleitereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt;
20 eine 19 entsprechende vergrößerte Ansicht von oben, die eine Konfiguration einer Halbleitereinheit gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt;
21 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt;
22 ein Blockschaubild, das eine Konfiguration eines Leistungswandlungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch darstellt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die gleichen oder entsprechende Bereiche in der folgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und keine redundante Beschreibung derartiger Bereiche angegeben wird.
Erste Ausführungsform
Konfiguration einer Halbleitereinheit 50
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Konfiguration einer Halbleitereinheit 50 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist die Halbleitereinheit 50 Folgendes auf: ein Halbleiterelement 1, zumindest ein erstes Harzelement 2, zumindest einen leitenden Draht 3, eine Leiterplatte 5 sowie ein Gehäuse 6. Die Halbleitereinheit 50 kann ein abdichtendes Harzelement 4 aufweisen. Bei der Halbleitereinheit 50 handelt es sich um eine Leistungshalbleitereinheit, die in der Leistungselektronik verwendet wird.
Konfiguration des Halbleiterelements 1
Unter Bezugnahme auf 1 wird nachstehend eine Konfiguration des Halbleiterelements 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist das Halbleiterelement 1 eine vordere Elektrode 10, einen Körperbereich 11 sowie eine rückwärtige Elektrode 12 auf. Die vordere Elektrode 10 weist eine erste Oberfläche 10b und eine zweite Oberfläche 10t auf. Die erste Oberfläche 10b ist an den Körperbereich 11 gebondet. Die zweite Oberfläche 10t ist auf einer der ersten Oberfläche 10b gegenüberliegenden Seite positioniert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Richtung, in der die erste Oberfläche 10b und die zweite Oberfläche auf gegenüberliegenden Seiten der vorderen Elektrode 10 positioniert sind, als eine erste Richtung (Richtung der Z-Achse) definiert.
Bei dem Halbleiterelement 1 handelt es sich um ein Leistungshalbleiterelement, das in der Leistungselektronik verwendet wird. Beispiele für das Halbleiterelement 1 umfassen Schaltelemente, wie beispielsweise einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) und einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), sowie einen Gleichrichter, wie beispielsweise eine Schottky-Barrieren-Diode. Das Halbleiterelement 1 besteht zum Beispiel aus Silicium (Si). Beispiele für das Material des Halbleiterelements 1 umfassen ein Halbleitermaterial mit einer großen Bandlücke, wie beispielsweise Siliciumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) und Diamant.
An die vordere Elektrode 10 ist zumindest ein leitender Draht 3 gebondet. Die zweite Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 liegt dem zumindest einen leitenden Draht 3 gegenüber. Eine rückwärtige Elektrode 12 ist an eine Leiterplatte 5 gebondet. Zwischen der vorderen Elektrode 10 und der rückwärtigen Elektrode 12 ist ein Körperbereich 11 eingefügt.
Die vordere Elektrode 10 und die rückwärtige Elektrode 12 bestehen jeweils zum Beispiel aus einer Aluminium(Al)-Legierung, die Silicium (Si) enthält. Die vordere Elektrode 10 und die rückwärtige Elektrode 12 können mit zumindest einer (nicht dargestellten) Deckschicht bedeckt sein. Die zumindest eine (nicht dargestellte) Deckschicht besteht zum Beispiel aus Nickel (Ni) oder Gold (Au). Die zumindest eine (nicht dargestellte) Deckschicht kann eine Mehrzahl von (nicht dargestellten) Deckschichten aufweisen. Die Mehrzahl von (nicht dargestellten) Deckschichten kann aufeinandergestapelt sein.
Konfiguration des ersten Harzelements 2
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird nachstehend eine Konfiguration des ersten Harzelements 2 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Es ist anzumerken, dass das abdichtende Harzelement 4 (siehe 1) in den 2 bis 5 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Wie in 1 dargestellt, ist das zumindest eine erste Harzelement 2 auf der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 angeordnet. Wie in 2 dargestellt, schneidet sich das zumindest eine erste Harzelement 2 in einer Ansicht von oben mit dem zumindest einen leitenden Draht 3. Wie in 3 dargestellt, weist das zumindest eine erste Harzelement 2 bei Betrachtung in einer dritten Richtung (Richtung der Y-Achse) jeweils eine gekrümmte Buckelform auf. Das zumindest eine erste Harzelement 2 ist zwischen der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 und dem zumindest einen leitenden Draht 3 angeordnet.
Wie in 3 dargestellt, weist das zumindest eine erste Harzelement 2 einen konvexen Bereich 20 auf. Der konvexe Bereich 20 steht von der vorderen Elektrode 10 in einer Richtung von dem Körperbereich 11 weg hervor. Bei dem konvexen Bereich 20 handelt es sich um eine konvexe Oberfläche, die sich entlang eines (später zu beschreibenden) konkaven Bereichs 31 erstreckt. Der konvexe Bereich 20 weist ein inneres Ende 2i des konvexen Bereichs und ein äußeres Ende 2o des konvexen Bereichs auf. Das innere Ende 2i des konvexen Bereichs befindet sich benachbart zu einem (später zu beschreibenden) Verbindungsbereich 30 und dem konkaven Bereich 31. Das äußere Ende 2o des konvexen Bereichs ist in Bezug auf das sich dazwischen befindende innere Ende 2i des konvexen Bereichs dem Verbindungsbereich 30 gegenüberliegend angeordnet.
Wie in 3 dargestellt, weist das zumindest eine erste Harzelement 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das eine erste Harzelement 2a und das andere erste Harzelement 2b auf. Das eine erste Harzelement 2a ist weg von dem anderen ersten Harzelement 2b angeordnet. Das eine erste Harzelement 2a weist den einen konvexen Bereich 20a auf, der zu dem konvexen Bereich 20 gehört. Der eine konvexe Bereich 20a weist ein inneres Ende 2ai des einen konvexen Bereichs, das zu dem inneren Ende 2i des konvexen Bereichs gehört, sowie ein äußeres Ende 2ao des einen konvexen Bereichs auf, das zu dem äußeren Ende 2o des konvexen Bereichs gehört.
Das andere erste Harzelement 2b weist den anderen konvexen Bereich 20b auf, der zu dem konvexen Bereich 20 gehört. Der andere konvexe Bereich 20b weist ein inneres Ende 2bi des anderen konvexen Bereichs, das in dem inneren Ende 2i des konvexen Bereichs enthalten ist, sowie ein äußeres Ende 2bo des anderen konvexen Bereichs auf, das in dem äußeren Ende 2o des konvexen Bereichs enthalten ist.
Wie in 4 dargestellt, ist eine Abmessung H2 des zumindest einen ersten Harzelements 2 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse) in einem Bereich, in dem der Verbindungbereich 30 angeordnet ist, zum Beispiel gleich dem 0,2-fachen oder mehr und geringer als das 1-fache einer Abmessung H3 des zumindest einen leitenden Drahts 3 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse). Bei der Abmessung von jedem von dem zumindest einen ersten Harzelement 2 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse) handelt es sich um eine Abmessung von der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 bis zu der Oberseite des konvexen Bereichs 20.
Eine Abmessung W2 des zumindest einen ersten Harzelements 2 in einer zweiten Richtung (der Richtung der X-Achse) ist zum Beispiel gleich dem 0,5-fachen oder mehr und gleich dem 10-fachen oder weniger einer Abmessung des Verbindungsbereichs 30 in der dritten Richtung (der Richtung der Y-Achse). Bei der Abmessung des ersten Harzelements 2 in der zweiten Richtung (der Richtung der X-Achse) handelt es sich um eine Abmessung von dem inneren Ende 2i des konvexen Bereichs bis zu dem äußeren Ende 2o des konvexen Bereichs 20.
Jedes von dem zumindest einen ersten Harzelement 2 enthält zumindest entweder ein Harz auf der Basis von Polyimid oder ein Harz auf der Basis von Polyamid. Das zumindest eine erste Harzelement 2 besteht aus einem Harz, das eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist.
Das zumindest eine erste Harzelement 2 weist eine Viskosität zum Beispiel höher als oder gleich 50 Pa·s und geringer als oder gleich 150 Pa·s auf. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Viskosität durch ein Konus-Platten-Verfahren gemessen, das in JIS K5600-2-3 definiert ist.
Das zumindest eine erste Harzelement 2 weist einen Thixotropie-Index zum Beispiel höher als oder gleich 1,1 auf. Der Thixotropie-Index des zumindest einen ersten Harzelements 2 kann zum Beispiel höher als oder gleich 2,5 sein. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Thixotropie-Index einem Thixotropie-Index, der in JISK6833-1 definiert ist.
Das erste Harzelement 2 kann eine Glasübergangstemperatur aufweisen, die höher als die maximale zulässige Arbeitstemperatur der Halbleitereinheit 50 ist. Die Glasübergangstemperatur des ersten Harzelements 2 kann zum Beispiel höher als oder gleich 150 °C sein. Das erste Harzelement 2 kann ein (nicht dargestelltes) Füllmaterial enthalten. Das in dem ersten Harzelement 2 enthaltene (nicht dargestellte) Füllmaterial besteht zum Beispiel aus einem Metall oder aus Gummi.
Wie in 5 dargestellt, kann der konvexe Bereich 20 einen vorspringenden Rand 204 und einen Vorsprung 205 aufweisen. Der vorspringende Rand 204 befindet sich in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 10t. Der Vorsprung 205 steht aus dem vorspringenden Rand 204 in einer Richtung von der zweiten Oberfläche 10t weg hervor. Wenn der konvexe Bereich 20 den vorspringenden Rand 204 und den Vorsprung 205 aufweist, handelt es sich bei einer Abmessung des konvexen Bereichs 20 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse) um eine Abmessung von der zweiten Oberfläche 10t bis zu der Oberseite des konvexen Bereichs 20.
Konfiguration des leitenden Drahts 3
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 wird nachstehend eine Konfiguration des leitenden Drahts 3 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Es ist anzumerken, dass das abdichtende Harzelement 4 (siehe 1) in den 3 bis 9 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Wie in 3 dargestellt, weist der zumindest eine leitende Draht 3 einen Verbindungsbereich 30 auf. Der Verbindungsbereich 30 befindet sich benachbart zu dem zumindest einen ersten Harzelement 2. Der Verbindungsbereich 30 ist an die zweite Oberfläche 10t gebondet. Der zumindest eine leitende Draht 3 weist einen konkaven Bereich 31 auf. Der konkave Bereich 31 befindet sich benachbart zu dem Verbindungsbereich 30. Der konkave Bereich 31 erstreckt sich entlang des konvexen Bereichs 20. Der konkave Bereich 31 ist an dem konvexen Bereich 20 angebracht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Richtung, in der sich der Verbindungsbereich 30 entlang der zweiten Oberfläche 10t in Richtung zu dem konkaven Bereich 31 hin erstreckt, als die zweite Richtung (die Richtung der X-Achse) definiert. Die zweite Richtung (die Richtung der X-Achse) ist die gleiche wie eine Längsrichtung des Verbindungsbereichs 30. Eine Richtung orthogonal sowohl zu der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse) als auch zu der zweiten Richtung (der Richtung der X-Achse) ist als die dritte Richtung (die Richtung der Y-Achse) definiert. Die dritte Richtung (die Richtung der Y-Achse) ist die gleiche wie eine Breitenrichtung des Verbindungsbereichs 30.
Wie in 3 dargestellt, ist der Verbindungsbereich 30 zwischen dem einen konvexen Bereich 20a und dem anderen konvexen Bereich 20b entlang der zweiten Oberfläche 10t eingefügt. Der Verbindungsbereich 30 weist das eine Ende 30a des Verbindungsbereichs sowie das andere Ende 30b des Verbindungsbereichs auf. Das eine Ende 30a des Verbindungsbereichs befindet sich benachbart zu dem inneren Ende 2ai des einen konvexen Bereichs. Das andere Ende 30b des Verbindungsbereichs befindet sich benachbart zu dem inneren Ende 2bi des anderen konvexen Bereichs. Bei einer Abmessung des Verbindungsbereichs 30 in der zweiten Richtung (der Richtung der X-Achse) handelt es sich um eine Abmessung von dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs bis zu dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs entlang der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Verbindungsbereich 30 nur an dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs und dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs in Kontakt mit dem ersten Harzelement 2. Der Verbindungsbereich 30 ist nicht von dem ersten Harzelement 2 umgeben. Das eine Ende 30a des Verbindungsbereichs befindet sich in Kontakt mit dem einen ersten Harzelement 2a, das sich von der Seite des einen Endes 30a des Verbindungsbereichs in Richtung zu dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs hin erstreckt. Das andere Ende 30b des Verbindungsbereichs befindet sich in Kontakt mit dem anderen ersten Harzelement 2b, das sich von der Seite des anderen Endes 30b des Verbindungsbereichs in Richtung zu dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs hin erstreckt.
Wie in 3 dargestellt, befindet sich der konkave Bereich 31 benachbart zu dem konvexen Bereich 20 und dem Verbindungsbereich 30. Bei dem konkaven Bereich 31 handelt es sich um eine konkave Oberfläche, die sich entlang des konvexen Bereichs 20 erstreckt. Der konkave Bereich 31 überlappt in einer Ansicht von oben mit dem konvexen Bereich 20. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der konkave Bereich 31 den einen konkaven Bereich 31a und den anderen konkaven Bereich 31b auf. Der Verbindungsbereich 30 ist zwischen dem einen konkaven Bereich 31a und dem anderen konkaven Bereich 31b eingefügt. Der eine konkave Bereich 31a ist an dem einen konvexen Bereich 20a des einen ersten Harzelements 2a angebracht. Der eine konkave Bereich 31a befindet sich an dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs benachbart zu dem Verbindungsbereich 30 und dem einen ersten Harzelement 2a. Der andere konkave Bereich 31b ist an dem anderen konvexen Bereich 20b des anderen ersten Harzelements 2b angebracht. Der andere konkave Bereich 31b befindet sich an dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs benachbart zu dem Verbindungsbereich 30 und dem anderen ersten Harzelement 2b.
Wie in 1 dargestellt, ist der zumindest eine leitende Draht 3 an ein leitendes Schaltungsmuster 51 der Leiterplatte 5 gebondet. Der zumindest eine leitende Draht 3 kann zum Beispiel mittels einer Draht-Bond-Vorrichtung an die vordere Elektrode 10 und das leitende Schaltungsmuster 51 gebondet werden.
Der zumindest eine leitende Draht 3 wird mittels eines keilförmigen Werkzeugs gebondet. Wie in 6 dargestellt, wird eine Querschnittsform des Verbindungsbereichs 30 nahezu dreieckig, wenn der zumindest eine leitende Draht 3 mittels des keilförmigen Werkzeugs gebondet wird. Wie in 7 dargestellt, wird eine Querschnittsform des konkaven Bereichs 31 nahezu dreieckig, wenn der zumindest eine leitende Draht 3 mittels des keilförmigen Werkzeugs gebondet wird. Wie in den 8 und 9 dargestellt, ist ein sich erstreckender Bereich, der sich von dem konkaven Bereich 31 in einer Richtung von dem Verbindungsbereich 30 weg erstreckt, von der zweiten Oberfläche 10t und dem zumindest einen ersten Harzelement 2 beabstandet.
Wie in 3 dargestellt, weist der zumindest eine leitende Draht 3 eine obere Oberfläche 3t des Drahts und eine untere Oberfläche 3b des Drahts auf. Die untere Oberfläche 3b des Drahts liegt der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 gegenüber. Die obere Oberfläche 3t des Drahts ist auf einer der unteren Oberfläche 3b des Drahts gegenüberliegenden Seite positioniert.
Der zumindest eine leitende Draht 3 besteht zum Beispiel aus einem Metall, wie beispielsweise Gold (Au), Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu).
Konfiguration des abdichtenden Harzelements 4
Unter Bezugnahme auf 1 wird nachstehend eine Konfiguration des abdichtenden Harzelements 4 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist das abdichtende Harzelement 4 ein Halbleiterelement 1, das zumindest eine erste Harzelement 2 sowie den zumindest einen leitenden Draht 3 auf, die in diesem eingekapselt sind. Das abdichtende Harzelement 4 kann in diesem eingekapselt einen Teil des leitenden Drahts 3 oder den gesamten leitenden Draht 3 aufweisen. Das abdichtende Harzelement 4 besteht zum Beispiel aus einem isolierenden Harzmaterial. Die Halbleitereinheit 50 kann das abdichtende Harzelement 4 aufweisen oder muss das abdichtende Harzelement 4 nicht aufweisen.
Konfiguration der Leiterplatte 5
Unter Bezugnahme auf 1 wird nachstehend eine Konfiguration der Leiterplatte 5 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist die Leiterplatte 5 ein leitendes Schaltungsmuster 51, ein isolierendes Substrat 52 sowie eine leitende Platte 53 auf. Das leitende Schaltungsmuster 51, das isolierende Substrat 52 und die leitende Platte 53 sind in dieser Reihenfolge gestapelt. Das isolierende Substrat 52 erstreckt sich in der X-Y-Ebene. Das isolierende Substrat 52 besteht zum Beispiel aus einem anorganischen Material (einem keramischen Material), wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid (AlN) oder Siliciumnitrid (Si₃N₄).
Das isolierende Substrat 52 weist eine obere Oberfläche des isolierenden Substrats und eine untere Oberfläche des isolierenden Substrats auf einer der oberen Oberfläche des isolierenden Substrats gegenüberliegenden Seite auf. Das leitende Schaltungsmuster 51 ist auf der oberen Oberfläche des isolierenden Substrats angeordnet. Die leitende Platte 53 ist auf der unteren Oberfläche des isolierenden Substrats angeordnet. Das leitende Schaltungsmuster 51 und die leitende Platte 53 bestehen zum Beispiel aus einem Metall, wie beispielsweise Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al).
Die rückseitige Elektrode 12 des Halbleiterelements 1 ist an das leitende Schaltungsmuster 51 gebondet. Die rückseitige Elektrode 12 ist zum Beispiel mittels eines Lots oder eines (nicht dargestellten) partikelförmigen gesinterten Körpers aus einem Metall an das leitende Schaltungsmuster 51 gebondet.
Gehäuse 6
Unter Bezugnahme auf 1 wird nachstehend eine Konfiguration des Gehäuses 6 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 dargestellt, weist das Gehäuse 6 einen Kühlkörper bzw. eine Wärmesenke 61 und eine Verkapselung 62 auf. Die Halbleitereinheit 50 ist durch das Gehäuse 6 als eine Komponente von der Art eines Gehäuses aufgebaut. Ein Innenraum des Gehäuses 6 ist zumindest teilweise mit dem abdichtenden Harzelement 4 gefüllt.
Die Leiterplatte 5 ist an dem Kühlkörper 61 angebracht. Die leitende Platte 53 der Leiterplatte 5 ist mittels eines (nicht dargestellten) Bond-Elements, wie beispielsweise mittels eines Wärmetransfer-Fetts, an den Kühlkörper 61 gebondet. Von dem Halbleiterelement 1 erzeugte Wärme wird durch die Leiterplatte 5 hindurch zu dem Kühlkörper 61 transferiert. Die zu dem Kühlkörper 61 transferierte Wärme wird von der Halbleitereinheit 50 weg abgeführt. Der Kühlkörper 61 besteht zum Beispiel aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium (Al).
Die Verkapselung 62 umgibt das Halbleiterelement 1, das zumindest eine erste Harzelement 2, den zumindest einen leitenden Draht 3, die Leiterplatte 5 sowie das abdichtende Harzelement 4. Die Verkapselung 62 ist an einer Peripherie des Kühlkörpers 61 angebracht. Die Verkapselung 62 besteht zum Beispiel aus einem isolierenden Harz, wie beispielsweise aus Polyphenylensulfid (PPS) oder Polybutylenterephthalat (PBT).
Konfiguration einer ersten Modifikation
Im Folgenden wird eine erste Modifikation der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Es ist anzumerken, dass die gleichen oder entsprechende Bereiche mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und keine redundante Beschreibung derartiger Bereiche angegeben wird.
Wie in 10 dargestellt, weist der zumindest eine leitende Draht 3 gemäß der ersten Modifikation der ersten Ausführungsform eine Mehrzahl von leitenden Drähten 3 auf. Der konkave Bereich 3 1 von jedem der Mehrzahl von leitenden Drähten 3 ist an dem konvexen Bereich 20 angebracht. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich das zumindest eine erste Harzelement 2 über die Mehrzahl von leitenden Drähten 3 hinweg. Jedes von dem zumindest einen ersten Harzelement 2 schneidet sich mit der Mehrzahl von leitenden Drähten 3. Die erste Modifikation der ersten Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass der zumindest eine leitende Draht 3 gemäß der Modifikation der ersten Ausführungsform eine Mehrzahl von leitenden Drähten 3 aufweist.
Konfiguration einer zweiten Modifikation
Im Folgenden wird eine zweite Modifikation der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben. Es ist anzumerken, dass die gleichen oder entsprechende Bereiche in der folgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und keine redundante Beschreibung derartiger Bereiche angegeben wird.
Wie in 11 dargestellt, besteht das zumindest eine erste Harzelement 2 gemäß der zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform aus dem einen ersten Harzelement 2. Der zumindest eine leitende Draht 3 besteht aus dem einen leitenden Draht 3. Wie in 12 dargestellt, ist der konvexe Bereich 20 des einen ersten Harzelements 2 an dem einen konkaven Bereich 31 des einen leitenden Drahts 3 angebracht. Der konvexe Bereich 20 befindet sich in Kontakt entweder mit dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs oder mit dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs 30.
Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 gemäß der ersten Ausführungsform hauptsächlich unter Bezugnahme auf die 13 bis 16 beschrieben.
Wie in 13 beschrieben, umfasst das Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 Schritt S1 zur Herstellung des Halbleiterelements 1, Schritt S2 zur Bildung des konvexen Bereichs 20 sowie Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 2.
In Schritt S1 zur Herstellung des Halbleiterelements 1 wird das Halbleiterelement 1 hergestellt. Wie in 1 dargestellt, wird das Halbleiterelement 1 an die Leiterplatte 5 gebondet.
Wie in 14 dargestellt, wird in Schritt S2 zur Bildung des konvexen Bereichs 20 durch Aufbringen des zumindest einen ersten Harzelements 2 auf der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 der konvexe Bereich 20 auf dem zumindest einen ersten Harzelement 2 gebildet.
Wie in 15 dargestellt, wird das erste Harzelement 2 mittels einer Auftragseinrichtung 8 auf der vorderen Elektrode 10 aufgebracht. Wenn das erste Harzelement 2 einen Thixotropie-Index höher als 1,1 aufweist, ist ein Abstand HD zwischen der vorderen Elektrode 10 und einer Düse der Auftragseinrichtung zum Zeitpunkt des Auftragens des ersten Harzelements 2 geringer als ein Abstand HD, wenn das erste Harzelement einen Thixotropie-Index geringer als oder gleich 1,1 aufwei st.
Wie in 14 dargestellt, wird das erste Harzelement 2 im Voraus derart aufgebracht, dass der konvexe Bereich 20 in Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 (siehe 3) an dem konvexen Bereich 20 benachbart zumindest entweder zu dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs oder zu dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs angeordnet wird. Insbesondere wird das erste Harzelement 2 im Voraus derart aufgebracht, dass der eine konvexe Bereich 20a in Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereich 31 (siehe 3) an dem konvexen Bereich 20 benachbart zu dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs angeordnet wird. Insbesondere wird das erste Harzelement 2 im Voraus derart aufgebracht, dass der andere konvexe Bereich 20b in Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 (siehe 3) an dem konvexen Bereich 20 benachbart zu dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs angeordnet wird.
Das so aufgebrachte erste Harzelement 2 wird erwärmt. Durch das Erwärmen des ersten Harzelements 2 wird ein Lösungsmittel verdampft, das in dem ersten Harzelement 2 enthalten ist, so dass das erste Harzelement 2 ausreichend aushärtet, um die Form des konvexen Bereichs 20 aufrechtzuerhalten, wenn der leitende Draht 3 gebondet wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird auf einen Fall, in dem das erste Harzelement 2 ausreichend ausgehärtet wird, um die Form des konvexen Bereichs 20 aufrechtzuerhalten, wenn der leitende Draht 3 gebondet wird, als ein temporäres Aushärten Bezug genommen.
In Schritt S2 zur Bildung des konvexen Bereichs 20 wird das zumindest eine erste Harzelement 2 temporär ausgehärtet, um so den konvexen Bereich 20 des zumindest einen ersten Harzelements 2 aufrechtzuerhalten. Das erste Harzelement 2 wird zum Beispiel durch Erwärmen bei 100 °C über 1 Minute hinweg auf einer heißen Platte temporär ausgehärtet. Wie in 14 dargestellt, kann das so temporär ausgehärtete erste Harzelement 2 an den leitenden Draht 3 gebondet werden.
Wie in 3 dargestellt, wird in Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 der Verbindungsbereich 30 des zumindest einen leitenden Drahts 3 an die zweite Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 so gebondet, dass er sich benachbart zu dem zumindest einen ersten Harzelement 2 befindet. In Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 wird der konkave Bereich 31 gebildet und an dem konvexen Bereich 20 angebracht. Wenn der leitende Draht 3 entlang des konvexen Bereichs 20 verformt wird, wird der konkave Bereich 31 in dem leitenden Draht 3 gebildet. Insbesondere dann, wenn der leitende Draht 3 gegen das temporär ausgehärtete erste Harzelement 2 gepresst wird, wird der leitende Draht 3 eingedrückt, so dass der konkave Bereich 31 in dem leitenden Draht 3 gebildet wird. Nachdem das erste Harzelement 2 auf der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 aufgebracht wurde, wird der leitende Draht 3 an die zweite Oberfläche 10t gebondet, und der konkave Bereich 31 wird an dem konvexen Bereich 20 angebracht.
Ferner wird in Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 die Leiterplatte 5 an den Kühlkörper 61 gebondet. Die Verkapselung 62 wird an den Kühlkörper 61 gebondet.
Nach Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 wird das erste Harzelement 2 vollständig ausgehärtet. Wenn das Lösungsmittel des ersten Harzelements 2 ausreichend verdampft ist, ist das erste Harzelement 2 vollständig ausgehärtet. Wenn das erste Harzelement 2 ein Harz auf der Basis von Polyimid enthält, erfolgt eine Ringschlussreaktion in der Imid-Vorstufe, so dass das erste Harzelement 2 vollständig ausgehärtet wird. Um das erste Harzelement 2 vollständig auszuhärten, wird das erste Harzelement 2 zum Beispiel bei 200 °C über 3 Stunden hinweg in einem Ofen mit wenig Sauerstoff erwärmt.
Wie in 16 dargestellt, kann das Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 nach Schritt 3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 einen Schritt S4 zur Abdichtung des Halbleiterelements 1, des zumindest einen ersten Harzelements 2 und des leitenden Drahts 3 in einem abdichtenden Harzelement 4 aufweisen. Das abdichtende Harzelement 4 wird in einem verflüssigten Zustand auf das Halbleiterelement 1, das zumindest eine erste Harzelement 2 und den leitenden Draht 3 zugeführt. Das so zugeführte abdichtende Harzelement 4 wird ausgehärtet.
Arbeitsgänge und Effekte
Als nächstes werden Arbeitsgänge und Effekte der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei der Halbleitereinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3 dargestellt, befindet sich der konkave Bereich 31 des zumindest einen leitenden Drahts 3 benachbart zu dem Verbindungsbereich 30 und befindet sich somit in Kontakt mit dem Ende des Verbindungsbereichs 30. Der konkave Bereich 31 ist an dem konvexen Bereich 20 des zumindest einen ersten Harzelements 2 angebracht. Dadurch wird ein Ausbreiten des konvexen Bereichs 20 des ersten Harzelements 2, der an dem konkaven Bereich 31 angebracht ist, bis zu einem Ende des Verbindungsbereichs 30 ermöglicht.
Insbesondere kann das eine erste Harzelement 2a benachbart zu dem einen konkaven Bereich 31a und dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs des zumindest einen leitenden Drahts 3 angeordnet sein. Dadurch wird ein Ausbreiten des einen ersten Harzelements 2a bis zu dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs ermöglicht. Ferner kann das andere erste Harzelement 2b benachbart zu dem anderen konkaven Bereich 31b und dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs des zumindest einen leitenden Drahts 3 angeordnet sein. Dadurch wird ein Ausbreiten des anderen ersten Harzelements 2b bis zu dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs ermöglicht.
Da der zumindest eine konkave Bereich 31 an dem konvexen Bereich 20 des zumindest einen ersten Harzelements 2 angebracht ist, wie in 3 dargestellt, kann das erste Harzelement 2 ohne einen Zwischenraum zwischen der vorderen Elektrode 10 und dem leitenden Draht 3 angeordnet sein. Dadurch wird eine stabile Form des ersten Harzelements 2 ermöglicht. Auch wenn während einer Leistungszyklus-Prüfung eine Leistung an die Halbleitereinheit 50 angelegt wird, kann das erste Harzelement 2 dementsprechend durchgehend zwischen dem zumindest einen leitenden Draht 3 und der vorderen Elektrode 10 gehalten werden. Dies ermöglicht es, ein Reißen des Verbindungsbereichs 30 zu verhindern. Dadurch wird wiederum eine Erhöhung der Zuverlässigkeit der Halbleitereinheit 50 ermöglicht.
Wie in 3 dargestellt, ist der konkave Bereich 31 des zumindest einen leitenden Drahts 3 an dem konvexen Bereich 20 des ersten Harzelements 2 angebracht. Das erste Harzelement 2 ist an dem konkaven Bereich 31 angebracht, wobei der konvexe Bereich 20 erhalten bleibt. Dadurch wird es ermöglicht, eine Halbleitereinheit 50 mit einer einfachen Struktur anzugeben.
Da das erste Harzelement 2 eine Viskosität höher als oder gleich 50 Pa·s und geringer als oder gleich 150 Pa·s aufweist, kann das erste Harzelement 2 auf der vorderen Elektrode 10 gehalten werden. Im Ergebnis besteht keine Möglichkeit, dass das erste Harzelement 2 von oberhalb der vorderen Elektrode 10 herausströmt. Dadurch wird die Notwendigkeit eliminiert, eine Struktur zur Verhinderung des Herausströmens des ersten Harzelements 2 von oberhalb der vorderen Elektrode 10 anzuordnen. Dies ermöglicht es wiederum, eine Halbleitereinheit 50 mit einer einfachen Struktur anzugeben.
Da das erste Harzelement 2 zumindest entweder ein Harz auf der Basis von Polyimid oder ein Harz auf der Basis von Polyamid enthält, weist das erste Harzelement 2 eine höhere Wärmebeständigkeit als ein erstes Harzelement 2 auf, das weder das Harz auf der Basis von Polyimid noch das Harz auf der Basis von Polyamid enthält. Dadurch wird es ermöglicht, eine Halbleitereinheit 50 mit einer hohen Zuverlässigkeit ermöglicht anzugeben.
Wie in 4 dargestellt, ist die Abmessung H2 des zumindest einen ersten Harzelements 2 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse) in dem Bereich, in dem der Verbindungsbereich 30 angeordnet ist, gleich dem 0,2-fachen oder mehr und geringer als das 1-fache der Abmessung H3 des zumindest einen leitenden Drahts 3 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse), und die Abmessung W2 des zumindest einen ersten Harzelements 2 in der zweiten Richtung (der Richtung der X-Achse) ist gleich dem 0,5-fachen oder mehr und gleich dem 10-fachen oder weniger der Abmessung des Verbindungsbereichs 30 in der dritten Richtung (der Richtung der Y-Achse). Dadurch wird eine effiziente Anordnung des zumindest einen ersten Harzelements 2 zwischen dem zumindest einen leitenden Draht 3 und der vorderen Elektrode 10 ermöglicht. Insbesondere kann das erste Harzelement 2 zwischen dem leitenden Draht 3 und der vorderen Elektrode 10 so angeordnet sein, dass ein Hervorstehen des ersten Harzelements 2 zwischen dem leitenden Draht 3 und der vorderen Elektrode 10 verhindert wird. Dadurch wird eine Reduktion der Abnutzung des ersten Harzelements 2 ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht ein effizientes Anordnen des ersten Harzelements 2 eine effiziente Verstärkung des leitenden Drahts 3 durch das erste Harzelement 2.
Wenn das erste Harzelement 2 aufgrund der Oberflächenspannung des ersten Harzelements 2 einen Zwischenraum zwischen dem leitenden Draht 3 und der vorderen Elektrode 10 füllt, ist es schwierig, die Abmessung des ersten Harzelements 2 gleich der vorstehend beschriebenen Abmessung vorzugeben, so dass ein effizientes Anordnen des ersten Harzelements 2 erschwert wird.
Da das erste Harzelement 2 einen Thixotropie-Index höher als oder gleich 1,1 aufweist, kann die Abmessung H2 des zumindest einen ersten Harzelements 2 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse) in dem Bereich, in dem der Verbindungsbereich 30 angeordnet ist, gleich dem 0,2-fachen oder mehr und geringer als das 1-fache der Abmessung H3 des zumindest einen leitenden Drahts 3 in der ersten Richtung (der Richtung der Z-Achse) sein, und die Abmessung W2 des zumindest einen ersten Harzelements 2 in der zweiten Richtung (der Richtung der X-Achse) kann gleich dem 0,5-fachen oder mehr und gleich dem 10-fachen oder weniger der Abmessung des Verbindungsbereichs 30 in der dritten Richtung (der Richtung der Y-Achse) sein. Dadurch wird eine effiziente Anordnung des ersten Harzelements 2 ermöglicht.
Wie in 3 dargestellt, befindet sich der Verbindungsbereich 30 nur an dem einen Ende 30a des Verbindungsbereichs und dem anderen Ende 30b des Verbindungsbereichs in Kontakt mit dem ersten Harzelement 2. Die Abnutzung des ersten Harzelements 2 kann im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in dem sich die gesamte Peripherie des Verbindungsbereichs 30 in Kontakt mit dem ersten Harzelement 2 befindet.
Gemäß der ersten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform, wie in 10 dargestellt, ist der konkave Bereich 31 von jedem der Mehrzahl von leitenden Drähten 3 an dem konvexen Bereich 20 angebracht. Dadurch wird bewirkt, dass die Mehrzahl von leitenden Drähten 3 an jedes erste Harzelement 2 gebondet ist. Daher kann die für das Herstellen der Halbleitereinheit 50 benötigte Arbeitszeit im Vergleich zu einem Fall verkürzt werden, in dem die Mehrzahl von ersten Harzelementen 2 verteilt ist.
Gemäß der zweiten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform, wie in 12 dargestellt, kann das zumindest eine erste Harzelement 2 aus dem einen ersten Harzelement 2 bestehen. Dadurch wird eine Reduktion der Abnutzung des ersten Harzelements 2 im Vergleich zu einem Fall ermöglicht, in dem das zumindest eine erste Harzelement 2 eine Mehrzahl von ersten Harzelementen 2 aufweist. Dies ermöglicht wiederum eine Reduktion der Herstellungskosten für die Halbleitereinheit 50.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist, wie in 13 dargestellt, den Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 des leitenden Drahts 3 an dem konvexen Bereich 20 des ersten Harzelements 2 auf. Dadurch wird eine Anordnung des ersten Harzelements 2 zwischen dem leitenden Draht 3 und der vorderen Elektrode 10 ohne einen Zwischenraum ermöglicht.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 weist den Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 des leitenden Drahts 3 an dem konvexen Bereich 20 des ersten Harzelements 2 auf. Dadurch wird bewirkt, dass das erste Harzelement 2 an dem konkaven Bereich 31 angebracht wird, wobei der konvexe Bereichs 20 erhalten bleibt. Dies ermöglicht es wiederum, eine Halbleitereinheit 50 mit einer einfachen Struktur anzugeben.
Nach einem Aufbringen des ersten Harzelements 2 auf der zweiten Oberfläche 10t der vorderen Elektrode 10 wird der konkave Bereich 31 des leitenden Drahts 3 so an den konvexen Bereich 20 des ersten Harzelements 2 gebondet, dass das erste Harzelement 2 ohne einen Zwischenraum zwischen dem leitenden Draht 3 und der vorderen Elektrode 10 angeordnet werden kann.
In Schritt S2 zur Bildung des konvexen Bereichs 20 wird das zumindest eine erste Harzelement 2 temporär ausgehärtet, um so den konvexen Bereich 20 des zumindest einen ersten Harzelements 2 aufrechtzuerhalten. Dadurch wird ein Aufrechterhalten der Form des konvexen Bereichs 20 ermöglicht. Wenn der zumindest eine leitende Draht 3 ferner gegen das so temporär ausgehärtete zumindest eine erste Harzelement 2 gepresst wird, wird der zumindest eine leitende Draht 3 eingedrückt. Dadurch wird eine Bildung des konkaven Bereichs 31 in dem zumindest einen leitenden Draht 3 ermöglicht.
Nach Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 wird das erste Harzelement 2 vollständig ausgehärtet. Dadurch wird ein ausreichendes Haften des ersten Harzelements 2 an dem leitenden Draht 3 ermöglicht.
Wie in 16 dargestellt, werden das Halbleiterelement 1, das zumindest eine erste Harzelement 2 sowie der leitende Draht 3 nach Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 in dem abdichtenden Harzelement 4 eingekapselt. Dadurch wird eine Verstärkung des Halbleiterelements 1, des zumindest einen ersten Harzelements 2 sowie des leitenden Drahts 3 durch das abdichtende Harzelement 4 bewirkt, so dass eine Erhöhung der Zuverlässigkeit der Halbleitereinheit 50 ermöglicht wird.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform ist in Bezug auf die Konfiguration, das Herstellungsverfahren sowie die Arbeitsgänge und die Effekte die gleiche wie die erste Ausführungsform, wenn nicht etwas anderes spezifiziert ist. Daher sind die gleichen Komponenten wie die Komponenten gemäß der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und derartige Komponenten werden nachstehend nicht beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 wird eine Konfiguration einer Halbleitereinheit 50 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Wie in 17 dargestellt, weist die Halbleitereinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner ein zweites Harzelement 7 auf. Die Halbleitereinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Halbleitereinheit 50 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ferner das zweite Harzelement 7 angeordnet ist.
Wie in 18 dargestellt, weist der zumindest eine leitende Draht 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen benachbarten Bereich 32 sowie einen ansteigenden Bereich 33 auf. Der benachbarte Bereich 32 befindet sich benachbart zu dem Verbindungsbereich 30. Der ansteigende Bereich 33 steigt von dem benachbarten Bereich 32 auf der vorderen Elektrode 10 in einer Richtung von dem Körperbereich 11 (siehe 1) weg an. Der zumindest eine leitende Draht 3 ist in dem Verbindungsbereich 30, dem benachbarten Bereich 32 und dem ansteigenden Bereich 33 gebogen. Der Verbindungsbereich 30, der benachbarte Bereich 32 und der ansteigende Bereich33 bilden einen Halsbereich des zumindest einen leitenden Drahts 3.
Das zweite Harzelement 7 bedeckt einen Bereich, der sich von dem ansteigenden Bereich 33 durch den benachbarten Bereich 32 auf einer Seite des zumindest einen leitenden Drahts 3, welcher der vorderen Elektrode 10 gegenüberliegt, bis zu dem Verbindungsbereich 30 erstreckt. Das zweite Harzelement 7 bedeckt zumindest einen Teil des Verbindungsbereichs 30, den benachbarten Bereich 32 und zumindest einen Teil des ansteigenden Bereichs 33. Wie in 19 dargestellt, ist das zweite Harzelement 7 in einer Ansicht von oben über einer Grenze zwischen dem zumindest einen ersten Harzelement 2 und dem Verbindungsbereich 30 angeordnet.
Das zweite Harzelement 7 enthält zumindest entweder ein Harz auf der Basis von Polyimid oder ein Harz auf der Basis von Polyamid. Das zweite Harzelement 7 kann aus einem Harz mit einer hohen Wärmebeständigkeit bestehen. Das zweite Harzelement 7 weist einen Thixotropie-Index zum Beispiel höher als oder gleich 1,1 auf. Der Thixotropie-Index des zweiten Harzelements 7 kann zum Beispiel höher als oder gleich 2,5 sein.
Das zweite Harzelement 7 kann ein (nicht dargestelltes) Füllmaterial enthalten. Das (nicht dargestellte) Füllmaterial, das in dem zweiten Harzelement 7 enthalten ist, besteht zum Beispiel aus Keramik, Metall oder Gummi. Das zweite Harzelement 7 kann eine Glasübergangstemperatur aufweisen, die höher als die maximale zulässige Arbeitstemperatur der Halbleitereinheit 50 ist. Die Glasübergangstemperatur des zweiten Harzelements 7 kann zum Beispiel höher als oder gleich 150 °C sein.
Unter Bezugnahme auf 20 wird im Folgenden eine Modifikation der zweiten Ausführungsform beschrieben. Es ist anzumerken, dass die gleichen oder entsprechende Bereiche in der folgenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und keine redundante Beschreibung derartiger Bereiche angegeben wird.
Wie in 20 dargestellt, weist der zumindest eine leitende Draht 3 gemäß der Modifikation der zweiten Ausführungsform eine Mehrzahl von leitenden Drähten 3 auf. Das zweite Harzelement 7 erstreckt sich über die Mehrzahl von leitenden Drähten 3 hinweg. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform schneidet sich das zweite Harzelement 7 mit der Mehrzahl von leitenden Drähten 3.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 21 ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 21 dargestellt, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner ein Schritt S5 angegeben, bei dem ein Bereich, der sich von dem ansteigenden Bereich 33 durch den benachbarten Bereich 32 des zumindest einen leitenden Drahts 3 auf der Seite des zumindest einen leitenden Drahts 3, die der vorderen Elektrode 10 gegenüberliegt, bis zu dem Verbindungsbereich 30 erstreckt, mit dem zweiten Harzelement 7 bedeckt wird.
Nachdem der Verbindungsbereich 30, der benachbarte Bereich 32 und der ansteigende Bereich 33 mit dem zweiten Harzelement 7 bedeckt wurden, kann ein Lösungsmittel des zweiten Harzelements 7 verdampft werden, um so das zweite Harzelement 7 temporär auszuhärten. Das zweite Harzelement 7 wird zum Beispiel durch Erwärmen bei 100 °C über 1 Minute hinweg auf einer heißen Platte temporär ausgehärtet.
Nach Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 wird das zweite Harzelement 7 vollständig ausgehärtet. Wenn das Lösungsmittel des zweiten Harzelements 7 ausreichend verdampft ist, ist das zweite Harzelement 7 vollständig ausgehärtet. Wenn das zweite Harzelement 7 ein Harz auf der Basis von Polyimid enthält, erfolgt eine Ringschlussreaktion in der Imid-Vorstufe, so dass das zweite Harzelement 7 vollständig ausgehärtet wird. Um das zweite Harzelement 7 vollständig auszuhärten, wird das zweite Harzelement 7 zum Beispiel bei 200 °C über 3 Stunden hinweg in einem Ofen mit wenig Sauerstoff erwärmt.
Wie in 21 dargestellt, kann ferner nach Schritt S5, in dem eine Bedeckung mit dem zweiten Harzelement 7 stattfindet, Schritt S4 vorgesehen werden, in dem das Halbleiterelement 1, das zumindest eine erste Harzelement 2, das zweite Harzelement 7 sowie der leitende Draht 3 in dem abdichtenden Harzelement 4 abgedichtet werden.
Als nächstes werden Arbeitsgänge und Effekte der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei der Halbleitereinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 18 dargestellt, steigt der ansteigende Bereich 33 von dem benachbarten Bereich 32 auf der vorderen Elektrode 10 in einer Richtung von dem Körperbereich 11 weg an. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bedeckt das zweite Harzelement 7 einen Bereich, der sich von dem ansteigenden Bereich 33 durch den benachbarten Bereich 32 bis zu dem Verbindungsbereich 30 erstreckt. Dies ermöglicht eine Verstärkung des Verbindungsbereichs 30, des benachbarten Bereichs 32 sowie des ansteigenden Bereichs 33.
Dadurch wird es ermöglicht, ein Reißen des Verbindungsbereichs 30, des benachbarten Bereichs 32 und des ansteigenden Bereichs 33 zu verhindern, auch wenn während der Leistungszyklus-Prüfung eine Leistung an die Halbleitereinheit 50 angelegt wird. Dies ermöglicht wiederum eine Erhöhung der Zuverlässigkeit der Halbleitereinheit 50. Ferner wird es ermöglicht, ein Brechen des zumindest einen leitenden Drahts 3 an dem benachbarten Bereich 32 zu verhindern.
Da das zweite Harzelement 7 zumindest entweder ein Harz auf der Basis von Polyimid oder ein Harz auf der Basis von Polyamid enthält, weist das zweite Harzelement 7 eine höhere Wärmebeständigkeit auf als ein zweites Harzelement 7, das weder das Harz auf der Basis von Polyimid noch das Harz auf der Basis von Polyamid enthält. Dadurch wird es ermöglicht, eine Halbleitereinheit 50 mit einer hohen Zuverlässigkeit anzugeben.
Da das zweite Harzelement 7 einen Thixotropie-Index höher als oder gleich 1,1 aufweist, können der Verbindungsbereich 30, der benachbarte Bereich 32 sowie der ansteigende Bereich 33 mit dem zweiten Harzelement 7 mit einer ausreichenden Dicke bedeckt werden. Die Dicke des zweiten Harzelements 7 ist zum Beispiel größer als oder gleich 10 µm und geringer als oder gleich 100 µm. Dadurch wird es ermöglicht, ein Reißen des Verbindungsbereichs 30, des benachbarten Bereichs 32 sowie des ansteigenden Bereichs 33 zu verhindern.
Bei der Halbleitereinheit 50 gemäß der Modifikation der vorliegenden Ausführungsform, wie in 20 dargestellt, erstreckt sich das zweite Harzelement 7 über eine Mehrzahl von leitenden Drähten 3 hinweg. Dadurch wird ermöglicht, dass das zweite Harzelement 7 bei dem Herstellungsprozess für die Halbleitereinheit 50 kontinuierlich aufgebracht wird, wenn das zweite Harzelement 7 verteilt ist. Dies ermöglicht wiederum eine Reduktion der Arbeitszeit, die zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 benötigt wird.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitereinheit 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ferner, wie in 21 dargestellt, nach Schritt S3 zur Anbringung des konkaven Bereichs 31 an dem konvexen Bereich 20 den Schritt S5, in dem der Bereich, der sich von dem ansteigenden Bereich 33 durch den benachbarten Bereich 32 des zumindest einen leitenden Drahts 3 auf der Seite des zumindest einen leitenden Drahts 3, die der vorderen Elektrode 10 gegenüberliegt, bis zu dem Verbindungsbereich 30 erstreckt, mit dem zweiten Harzelement 7 bedeckt wird. Dadurch wird eine Verstärkung des benachbarten Bereichs 32 ermöglicht.
Wie in 21 dargestellt, wird nach Schritt S5, in dem eine Abdeckung mit dem zweiten Harzelement 7 erfolgt, ferner Schritt S4 angegeben, in dem das Halbleiterelement 1, das zumindest eine erste Harzelement 2, das zweite Harzelement 7 sowie der leitende Draht 3 in dem abdichtenden Harzelement 4 abgedichtet werden. Dadurch wird bewirkt, dass das Halbleiterelement 1, das zumindest eine erste Harzelement 2, das zweite Harzelement 7 sowie der leitende Draht 4 durch das abdichtende Harzelement 4 verstärkt werden, so dass eine Erhöhung der Zuverlässigkeit der Halbleitereinheit 50 ermöglicht wird.
Dritte Ausführungsform
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform bei einer Leistungswandlereinheit eingesetzt. Wenngleich die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Leistungswandlereinheit beschränkt ist, wird nachstehend eine Struktur, bei der die vorliegende Erfindung bei einem Dreiphasen-Wechselrichter eingesetzt wird, als dritte Ausführungsform beschrieben.
22 ist ein Blockschaubild, das eine Konfiguration eines Leistungswandlungssystems darstellt, bei dem die Leistungswandlereinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird.
Das in 22 dargestellte Leistungswandlungssystem weist eine Stromversorgung 100, eine Leistungswandlereinheit 200 sowie eine Last 300 auf. Bei der Stromversorgung 100 handelt es sich um eine Gleichstromversorgung, und diese führt der Leistungswandlereinheit 200 einen Gleichstrom zu. Die Stromversorgung 100 kann aus verschiedenen Komponenten bestehen, wie beispielsweise aus einem Gleichstromsystem, einer Solarzelle und einer Speicherbatterie, oder kann alternativ aus einer Gleichrichterschaltung und einem AC/DC-Wandler bestehen, der mit einem Wechselstromsystem verbunden ist. Ferner kann die Stromversorgung 100 aus einem DC/DC-Wandler bestehen, der einen von dem Gleichstromsystem abgegebenen Gleichstrom in einen vorgegebenen Strom umwandelt.
Bei der Leistungswandlereinheit 200 handelt es sich um einen Dreiphasen-Wechselrichter, der zwischen die Stromversorgung 100 und die Last 300 geschaltet ist, sie wandelt einen von der Stromversorgung 100 zugeführten Gleichstrom in einen Wechselstrom um und führt den Wechselstrom der Last 300 zu. Wie in 22 dargestellt, weist die Leistungswandlereinheit 200 eine Hauptwandlerschaltung 201, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt und den Wechselstrom abgibt, sowie eine Steuerschaltung 203 auf, die ein Steuersignal zum Steuern der Hauptwandlerschaltung 201 an die Hauptwandlerschaltung 201 ausgibt.
Bei der Last 300 handelt es sich um einen Dreiphasen-Elektromotor, der durch den von der Leistungswandlereinheit 200 zugeführten Wechselstrom angetrieben wird. Es ist anzumerken, dass die Last 300 nicht auf eine spezielle Anwendung beschränkt ist und es sich um einen Elektromotor handelt, der an verschiedenen elektrischen Vorrichtungen montiert ist, wie beispielsweise an einem HybridFahrzeug, einem Elektrofahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Fahrstuhl und einer Klimaanlage.
Nachstehend werden Details der Leistungswandlereinheit 200 beschrieben. Die Hauptwandlerschaltung 201 weist ein Schaltelement und eine Freilaufdiode (nicht dargestellt) auf, wandelt einen von der Stromversorgung 100 zugeführten Gleichstrom durch Schalten des Schaltelements in einen Wechselstrom um und führt den Wechselstrom der Last 300 zu. Wenngleich es verschiedene spezielle Schaltungsstrukturen gibt, die bei der Hauptwandlerschaltung 201 eingesetzt werden können, handelt es sich bei der Hauptwandlerschaltung 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform um eine zweistufige Dreiphasen-Vollbrückenschaltung, und sie kann aus sechs Schaltelementen und sechs Freilaufdioden bestehen, die jeweils antiparallel zu einem entsprechenden der Schaltelemente sind.
Zumindest entweder jedes Schaltelement oder jede Freilaufdiode der Hauptwandlerschaltung 201 ist ein Schaltelement oder eine Freilaufdiode, die in einer Halbleitereinheit 202 enthalten ist, die entweder der Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform oder der Halbleitereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht. Jeweils zwei Schaltelemente der sechs Schaltelemente sind in Reihe geschaltet, so dass obere und untere Zweige gebildet werden, und die oberen und unteren Zweige bilden jeweils eine entsprechende Phase (U-Phase, V-Phase, W-Phase) der Vollbrückenschaltung. Dann sind Ausgangsanschlüsse der oberen und unteren Zweige, das heißt, drei Ausgangsanschlüsse der Hauptwandlerschaltung 201, mit der Last 300 verbunden.
Ferner weist die Hauptwandlerschaltung 201 eine (nicht dargestellte) Treiberschaltung auf, die jedes Schalelement treibt, die Treiberschaltung kann jedoch in der Halbleitereinheit 202 eingebaut sein oder kann von der Halbleitereinheit 202 getrennt sein. Die Treiberschaltung erzeugt ein Treibersignal, um jedes Schaltelement der Hauptwandlerschaltung 201 zu treiben, und führt das Treibersignal einer Steuerelektrode des Schaltelements der Hauptwandlerschaltung 201 zu. Insbesondere wird gemäß dem Steuersignal von der später zu beschreibenden Steuerschaltung 203 ein Treibersignal, um das Schaltelement in den EIN-Zustand zu schalten, oder ein Treibersignal, um das Schaltelement in den AUS-Zustand zu schalten, an die Steuerelektrode jedes Schaltelements ausgegeben.
Wenn das Schaltelement im EIN-Zustand gehalten wird, handelt es sich bei dem Treibersignal um ein Spannungssignal (ein EIN-Signal), das höher als eine Schwellenspannung des Schaltelements oder gleich dieser ist, und wenn das Schaltelement im AUS-Zustand gehalten wird, handelt es sich bei dem Treibersignal um ein Spannungssignal (ein AUS-Signal), das geringer als die Schwellenspannung des Schaltelements oder gleich dieser ist.
Die Steuerschaltung 203 steuert jedes Schaltelement der Hauptwandlerschaltung 201 so, dass der Last 300 ein gewünschter Strom zugeführt wird. Insbesondere wird eine Zeitspanne (eine EIN-Zeitspanne), während der sich jedes Schaltelement der Hauptwandlerschaltung 201 im EIN-Zustand befindet, basierend auf dem Strom berechnet, welcher der Last 300 zuzuführen ist. Die Hauptwandlerschaltung 201 kann zum Beispiel durch eine PWM-Steuerung gesteuert werden, bei der die EIN-Zeitspanne des Schaltelements in einer Weise moduliert wird, die von der auszugebenden Spannung abhängig ist.
Dann wird jeweils zu einem Zeitpunkt ein Steuerbefehl (ein Steuersignal) an die in der Hauptwandlerschaltung 201 enthaltene Treiberschaltung 201 ausgegeben, um so das EIN-Signal an ein Schaltelement auszugeben, dass sich im EIN-Zustand befinden soll, und das AUS-Signal an ein Schaltelement auszugeben, das sich im AUS-Zustand befinden soll. Die Treiberschaltung gibt das EIN-Signal oder das AUS-Signal gemäß dem Steuersignal als das Treibersignal an die Steuerelektrode jedes Schaltelements aus.
Bei der Leistungswandlereinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Halbleitereinheit gemäß der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform als die Halbleitereinheit 202 eingesetzt, bei der es sich um eine Komponente der Hauptwandlerschaltung 201 handelt, so dass es möglich ist, eine Leistungswandlereinheit zu realisieren, die eine hohe Zuverlässigkeit und eine einfache Struktur aufweist.
Für die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen zweistufigen Dreiphasen-Wechselrichter angewendet wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein derartiges Beispiel beschränkt und kann auf verschiedene Leistungswandlereinheiten angewendet werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine zweistufige Leistungswandlereinheit verwendet, es kann jedoch auch eine dreistufige oder mehrstufige Leistungswandlereinheit verwendet werden, oder die vorliegende Erfindung kann alternativ in einem Fall, in dem einer einphasigen Last ein Strom zugeführt wird, auf einen einphasigen Wechselrichter angewendet werden. Ferner kann die vorliegende Erfindung in einem Fall, in dem einer Gleichstromlast oder dergleichen ein Strom zugeführt wird, auf einen DC/DC-Wandler, einen AC/DC-Wandler oder dergleichen angewendet werden.
Ferner ist die Leistungswandlereinheit, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird, nicht auf eine Leistungswandlereinheit beschränkt, die in einem Fall eingesetzt wird, in dem die vorstehend beschriebene Last ein Elektromotor ist, und kann als eine Stromversorgungseinheit verwendet werden, die zum Beispiel bei einer elektrischen Entladungsvorrichtung, einer Laserstrahlvorrichtung, einem Induktionskochfeld oder einem kontaktlosen Stromversorgungssystem eingesetzt wird. Alternativ kann die Leistungswandlereinheit als eine Energieaufbereitungsanlage verwendet werden, die in einem photovoltaischen System, einem Stromspeichersystem oder dergleichen eingesetzt wird.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht illustrativ und nicht restriktiv sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche anstatt durch die vorstehende Beschreibung definiert und soll die Ansprüche, Äquivalente der Ansprüche sowie sämtliche Modifikationen innerhalb des Umfangs umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterelement
2: erstes Harzelement
3: Draht
4: abdichtendes Harzelement
7: zweites Harzelement
10: vordere Elektrode
10b: erste Oberfläche
10t: zweite Oberfläche
11: Körperbereich
20: konvexer Bereich
30: Verbindungsbereich
31: konkaver Bereich
32: benachbarter Bereich
33: ansteigender Bereich
50: Halbleitereinheit
100: Stromversorgung
200: Leistungswandlereinheit
201: Hauptwandlerschaltung
202: Halbleitereinheit
203: Steuerschaltung
300: Last

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/016970 A1 [0002]
WO 2016/106970 A1 [0003]

Claims

Halbleitereinheit, die Folgendes aufweist: - ein Halbleiterelement, das einen Körperbereich und eine vordere Elektrode mit einer ersten Oberfläche, die an den Körperbereich gebondet ist, und einer zweiten Oberfläche auf einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Seite aufweist; - zumindest ein erstes Harzelement, das auf der zweiten Oberfläche der vorderen Elektrode angeordnet ist; und - zumindest einen leitenden Draht, der einen Verbindungsbereich aufweist, der sich benachbart zu dem zumindest einen ersten Harzelement befindet und an die zweite Oberfläche gebondet ist, - wobei das zumindest eine erste Harzelement einen konvexen Bereich aufweist, der von der vorderen Elektrode in einer Richtung von dem Körperbereich weg hervorsteht; - wobei der zumindest eine leitende Draht einen konkaven Bereich aufweist, der sich benachbart zu dem Verbindungsbereich befindet und sich entlang des konvexen Bereichs erstreckt, und - wobei der konkave Bereich an dem konvexen Bereich angebracht ist.
Halbleitereinheit nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine erste Harzelement eine Viskosität höher als oder gleich 50 Pa·s und geringer als oder gleich 150 Pa·s aufweist.
Halbleitereinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn eine Richtung, in der die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche auf gegenüberliegenden Seiten der vorderen Elektrode positioniert sind, als eine erste Richtung definiert ist, eine Richtung von dem Verbindungsbereich in Richtung zu dem konkaven Bereich entlang der zweiten Oberfläche als eine zweite Richtung definiert ist und eine Richtung orthogonal sowohl zu der ersten Richtung als auch zu der zweiten Richtung als eine dritte Richtung definiert ist, - eine Abmessung des zumindest einen ersten Harzelements in der ersten Richtung in einem Bereich, in dem der Verbindungsbereich angeordnet ist, gleich dem 0,2-fachen oder mehr und geringer als das 1-fache einer Abmessung des zumindest einen leitenden Drahts in der ersten Richtung ist und - eine Abmessung des zumindest einen ersten Harzelements in der zweiten Richtung gleich dem 0,5-fachen oder mehr und gleich dem 10-fachen oder weniger einer Abmessung des Verbindungsbereichs in der dritten Richtung ist.
Halbleitereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zumindest eine erste Harzelement zumindest entweder ein Harz auf der Basis von Polyimid oder ein Harz auf der Basis von Polyamid enthält.
Halbleitereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zumindest eine erste Harzelement einen Thixotropie-Index höher als oder gleich 1,1 aufweist.
Halbleitereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner ein zweites Harzelement aufweist, - wobei der zumindest eine leitende Draht einen benachbarten Bereich benachbart zu dem Verbindungsbereich sowie einen ansteigenden Bereich aufweist, der von dem benachbarten Bereich auf der vorderen Elektrode in einer Richtung von dem Körperbereich weg ansteigt, und - wobei das zweite Harzelement einen Bereich bedeckt, der sich von dem ansteigenden Bereich durch den benachbarten Bereich auf einer der vorderen Elektrode gegenüberliegenden Seite des zumindest einen leitenden Drahts bis zu dem Verbindungsbereich erstreckt.
Halbleitereinheit nach Anspruch 6, wobei das zweite Harzelement zumindest entweder ein Harz auf der Basis von Polyimid oder ein Harz auf der Basis von Polyamid enthält.
Halbleitereinheit nach Anspruch 6 oder 7, wobei das zweite Harzelement einen Thixotropie-Index höher als oder gleich 1,1 aufweist.
Halbleitereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, - wobei der zumindest eine leitende Draht eine Mehrzahl von leitenden Drähten aufweist und - wobei der konkave Bereich von jedem der Mehrzahl von leitenden Drähten an dem konvexen Bereich angebracht ist.
Halbleitereinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, - wobei der zumindest eine leitende Draht eine Mehrzahl von leitenden Drähten aufweist und - wobei sich das zweite Harzelement über die Mehrzahl von leitenden Drähten hinweg erstreckt.
Leistungswandlereinheit, die Folgendes aufweist: - eine Hauptwandlerschaltung, welche die Halbleitereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei die Hauptwandlerschaltung eine eingegebene Leistung umwandelt und die umgewandelte Leistung abgibt; und - eine Steuerschaltung, um ein Steuersignal zum Steuern der Hauptwandlerschaltung an die Hauptwandlerschaltung auszugeben.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit, das Folgendes aufweist: - Herstellen eines Halbleiterelements, das einen Körperbereich und eine vordere Elektrode mit einer ersten Oberfläche, die an den Körperbereich gebondet ist, und einer zweiten Oberfläche auf einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Seite aufweist; - Bilden eines konvexen Bereichs auf dem zumindest einen ersten Harzelement, indem das zumindest eine erste Harzelement auf der zweiten Oberfläche der vorderen Elektrode aufgebracht wird, wobei der konvexe Bereich von der vorderen Elektrode in einer Richtung von dem Körperbereich weg hervorsteht; und - Bonden eines Verbindungsbereichs des zumindest einen leitenden Drahts an die zweite Oberfläche der vorderen Elektrode, um so zu bewirken, dass sich der Verbindungsbereich benachbart zu dem zumindest einen ersten Harzelement befindet, wobei ein konkaver Bereich gebildet wird, der sich entlang des konvexen Bereichs benachbart zu dem Verbindungsbereich erstreckt, und der konkave Bereich an dem konvexen Bereich angebracht wird.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit nach Anspruch 12, wobei das zumindest eine erste Harzelement bei dem Bilden eines konvexen Bereichs temporär ausgehärtet wird, um so den konvexen Bereich des zumindest einen ersten Harzelements aufrechtzuerhalten.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit nach Anspruch 12 oder 13, das nach dem Anbringen des konkaven Bereichs an dem konvexen Bereich ferner ein Abdichten des Halbleiterelements, des zumindest einen ersten Harzelements und des zumindest einen leitenden Drahts in einem abdichtenden Harzelement aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit nach Anspruch 12 oder 13, - wobei der zumindest eine leitende Draht einen benachbarten Bereich benachbart zu dem Verbindungsbereich und einen ansteigenden Bereich aufweist, der von dem benachbarten Bereich auf der vorderen Elektrode in einer Richtung von dem Körperbereich weg ansteigt, - wobei das Verfahren ferner ein Bedecken eines Bereichs des zumindest einen leitenden Drahts, der sich von dem ansteigenden Bereich durch den benachbarten Bereich auf einer der vorderen Elektrode gegenüberliegenden Seite des zumindest einen leitenden Drahts bis zu dem Verbindungsbereich erstreckt, mit einem zweiten Harzelement aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinheit nach Anspruch 15, das nach dem Bedecken mit dem zweiten Harzelement ferner ein Abdichten des Halbleiterelements, des zumindest einen ersten Harzelements, des zweiten Harzelements und des zumindest einen leitenden Drahts in einem abdichtenden Harzelement aufweist.